Соответствующие схемы повышения давления отработавшего производственного пара с помощью тепловых трансформаторов показаны на рис. 3-11.

Схема с пароструйным компрессором 1, показанная на рис. 3-11, а, применима вообще только при наличии второго источника 2 пара более высокого давления р_р, чем давление отработавшего пара р_о.п, например местного котла-утилизатора или расположенной вблизи промышленной ТЭЦ.

При отсутствии же такого второго источника пара для питания теплового трансформатора следует применять механический компрессор с электродвигателем 1, схема включения которого в установку для повышения давления отработавшего пара "изображена на рис. 3-11, б.

Использование пара испарительного охлаждения промышленных печей. В настоящее время как в действующих, так и, в особенности, в проектируемых предприятиях все шире применяется вместо водяного охлаждения металлургических печей испарительное охлаждение, более надежное и экономичное. При этом получаемый пар представляет собой более эффективный по возможностям использования вторичный энергоресурс, нежели нагретая охлаждающая вода. Установками испарительного охлаждения уже оснащены сотни мартеновских и десятки нагревательных печей.

Испарительное охлаждение рационально применять в печах, производственные процессы которых связаны со сжиганием топлива или выделением тепла при тех или других технологических реакциях. В таких печах необходим отвод тепла от высокотемпературной среды.

Как показывает табл. 3-1, количества тепла, отводимые охлаждающими системами из различных печей, являются очень значительными. Наиболее эффективно тепло охлаждения печей может быть использовано при непосредственном получении из системы охлаждения пара более высокого давления.

Первые установки испарительного охлаждения по системе Гипростали работали при давлении пара 0,3-4 ата. В течение последних лет установки испарительного охлаждения мартеновских печей проектируются с давлением 12-19 ата, а для нагревательных печей, как правило, с давлением 19 ата. В новых проектах Гипростали давление пара в установках испарительного охлаждения повышается до 40 ата.

Поэтому пар, получаемый из установок испарительного охлаждения, представляющий собой значительный вторичный энергоресурс, должен наиболее рационально и возможно полно использоваться для энергетических целей. При этом для более низких давлений пара, получаемого в испарительных установках, выбор наиболее рационального варианта его использования аналогичен таковому для отработавшего производственного пара.

Таблица 3-1 Тепло, отводимое системами охлаждения из различных печей

При более же высоком давлении (р_н.о ? 13 ? 19 ата) пар, получаемый из современных испарительных установок, может быть целесообразно использован, аналогично пару, получаемому из котлов-утилизаторов, как для раздельного, так и, в особенности, для комбинированного энергопроизводства в специальных генераторных агрегатах теплофикационного типа.

Вторым вариантом решения задачи дальнейшего развития испарительного охлаждения является применение промежуточных высококипящих не водяных органических теплоносителей, например дифиниловых смесей. В этом случае представляется возможным сохранить неизменным конструктивное выполнение охлаждаемых элементов низкого давления, применяя для них принудительное движение специального теплоносителя.

За счет тепла этого теплоносителя в поверхностном испарителе будет вырабатываться насыщенный водяной пар повышенного или высокого давления, который может затем перегреваться отходящими газами совместно с паром соответствующего котла-утилизатора.

Схема испарительного охлаждения элементов печи высококипящей жидкостью показана на рис. 3-12, на котором 1 - охлаждаемый элемент печи, 2 - парожидкостная эмульсия ВОТ, 3 - опускная труба, 4 - сепаратор, 5 - змеевики-испарители.

Как показывает рис. 3-12, при давлении высококипящей жидкости, охлаждающей элементы печи, равном атмосферному, возможно получение в змеевиках-испарителях сепаратора насыщенного водяного пара давлением р₀ = 30 ата (при температуре t₀ = 232° С).

3.6 Использование нагретой производственной и сливной бытовой воды

В системах охлаждения металлургических печей еще и в настоящее время продолжают широко применяться системы водяного охлаждения, постепенно заменяемые системами испарительного охлаждения. Конечная температура охлаждающей воды не превышает 80--90° С (в разомкнутых системах охлаждения). Кроме того, охлаждающая вода применяется для ряда производственных процессов, протекающих при низких температурах.

Наиболее значительные тепловые отходы в нагретой охлаждающей воде дают металлургические печи, количество отводимого тепла из которых составляет до 20--25% от затрачиваемого тепла топлива, а также производственные агрегаты некоторых предприятий химической промышленности. Этот вторичный энергоресурс до настоящего времени используется крайне незначительно, ввиду низкой конечной температуры охлаждающей воды и сезонного характера тепловых нагрузок.

Возможные варианты энергетического использования нагретой охлаждающей воды:

1) в системе водоприготовления на местной ТЭЦ или котельной;

2) в системах теплоснабжения самих предприятий, заводского поселка и сельскохозяйственных потребителей;

3) в специальной силовой установке для выработки электроэнергии.

В системе водоприготовления местных теплоснабжающих установок (ТЭЦ, котельные) можно использовать только небольшое и переменное количество горячей производственной воды в течение года.

Более эффективным представляется использование нагретой производственной воды для теплоснабжения предприятия, рабочего поселка и сельскохозяйственных потребителей. При этом наиболее целесообразно покрытие такой охлаждающей водой в первую очередь производственных тепловых нагрузок, годовая продолжительность которых соизмерима с продолжительностью работы промышленных печей и других охлаждаемых водой производственных агрегатов (не менее 7500--8000 ч/год).

Для покрытия длительных производственных тепловых нагрузок в ряде случаев может оказаться рациональным также повышение температуры нагретой охлаждающей воды при помощи котлов-утилизаторов или тепловых насосов

По данной схеме (рис. 3-13) использование тепла воды, охлаждающей промышленные печи, производится частично непосредственно по выходе из печи, частично (в случае надобности) после ее подогрева другим источником тепла, например паром котлов-утилизаторов, установленных за печами. Охлаждающая вода (при температуре не свыше 80--90° С) по выходе из печи 1 направляется частично в теплопотребляющие аппараты 2, частично в пароводяные сетевые подогреватели 3 и 4 для последующего использования этой воды в отопительно-вентиляционных приемниках 5. Основные 3 и пиковые 4 подогреватели питаются паром из котлов-утилизаторов или отборным паром из турбин местной ТЭЦ. Для добавочного подогрева производственной воды паром из котлов-утилизаторов достаточно установить только подогреватель 3. Из теплопотребляющих аппаратов вода подается в сборные баки 6, откуда насосами 7 возвращается в систему охлаждения печи. Неиспользованное количество нагретой охлаждающей воды подается в соответствующую охлаждающую установку 8 -- брызгальный бассейн или башенные охладители, откуда насосом 9 возвращается в систему охлаждения сталеплавильной печи.

Данная схема применима также и для использования тепла нагретой производственной воды, выходящей из систем охлаждения других промышленных печей.

При отсутствии паровых котлов-утилизаторов добавочный подогрев производственной охлаждающей воды в ряде случаев может производиться с помощью тепловых насосов, если такая дополнительно нагретая вода расходуется на производственные или сельскохозяйственные нагрузки с большой годовой продолжительностью.

Использование тепла охлаждающей производственной воды для тех или других тепловых целей возможно, кроме рассмотренных выше вариантов, также и для выработки электроэнергии в специальной силовой установке с турбиной типа МК.

3.7 Использование тепла прочих вторичных энергоресурсов

Физическое тепло технологической продукции в особенности значительно по своей величине в предприятиях черной металлургии при получении соответствующего продукта (чугуна, стальных слитков и заготовок, кокса и др.) путем высокотемпературных огнетехнических процессов.

Использование физического тепла слитков. Производится частично при последующей обработке металла и зависит от организации металлургического производственного цикла, являясь наиболее эффективным при непрерывной организации последнего, в частности, в сталеплавильных и прокатных цехах.

Тушение кокса, выдаваемого из печей при температуре порядка 1000° С, может осуществляться водой (водяное, или мокрое тушение кокса) или инертными газами, циркулирующими в замкнутой системе между гасительными устройствами и паровыми котлами-утилизаторами, использующими тепло таких газов.

При мокром тушении кокса, наиболее распространенном до настоящего времени, полностью теряется физическое тепло выдаваемого кокса. При сухом тушении кокса используется не менее 60% этого тепла в котлах-утилизаторах.

Использование физического тепла сухого тушения кокса в паровых котлах-утилизаторах дает экономию тепла, поступающего в коксовые печи (уголь и обогревающий доменный газ), не менее 2,5%.

Выработка пара в котлах-утилизаторах, установленных, в системах СТК, в практической работе ряда действующих установок составляет в среднем 0,35--0,5 т пара на 1 т выдаваемого кокса.

Широкое распространение систем сухого тушения и полноценное использование физического тепла кокса затрудняются периодичностью действия современных коксовых печей и малой их производительностью.

Использование физического тепла получаемого продукта производства частично имеет место также в ряде других отраслей промышленности. В частности, в цементном производстве тепло получаемого конечного продукта клинкера посредством обжига в печи при температуре 1600° С используется для подогрева воздуха до 200--350° С в специальном холодильнике в виде вращающегося цилиндра. Затем этот воздух поступает в основную обжиговую печь для более экономичного сжигания топлива (рис. 13-14).

В ряде отраслей промышленности (химической, пищевой и др.) все шире используют тепло получаемого продукта в виде вторичного пара выпарных установок. Для этого применяют насос (термокомпрессор), сжимающий вторичный пар, который затем отдает тепло самой выпарной установке (рис. 3-15).

На рис. 3-15 показана однокорпусная выпарная установка 1 с термокомпрессором 2 и подогревателем выпариваемого раствора (охладителем конденсата вторичного пара) 3; 4 -- вторичный пар, 5 -- конденсат вторичного пара.

Использование физического тепла отвальных металлургических шлаков с температурой выше 1000°С может иметь большое значение в предприятиях цветной металлургии. Использование такого тепла является еще не решенной технической проблемой.

Предлагаемые схемы базируются на водяной грануляции расплавленных шлаков с использованием получаемого при этом теплоносителя (горячей воды или пара низкого давления) для выработки электроэнергии или для целей теплоснабжения потребителей.

Намечаются три принципиальных схемы использования тепла шлаков, основанные на:

а) мокрой грануляции (водой);

б) сухой грануляции (воздухом);

в) контактной грануляции (на подвижных охлаждающих поверхностях).

Все предложения по утилизационным установкам без грануляции оказались нерациональными из-за низкой теплопроводности застывшего шлака, так как в них предлагается использование основного количества тепла шлаков при твердой фазе.

Список использованной литературы

1. «Энергоснабжение»

2. Энергосиловое оборудование промышленных предприятий: Быстрицкий Г. Ф. - М.: Издательский центр «Академия», 2003 - 304 с.

3. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника, Бакластов А.М., Бродянский В.М., Голубев В.П. и др.; - М.: Энергоиздат, 1983. - 522с.

Размещено на Allbest.ru